NO159895B

NO159895B - DISTRIBUTION STATION.

Info

Publication number: NO159895B
Application number: NO834102A
Authority: NO
Inventors: Stig Axelsson
Original assignee: Elge Verken Ab
Priority date: 1982-11-12
Filing date: 1983-11-10
Publication date: 1988-11-07
Also published as: FI71045B; DE8331794U1; NO834102L; FI71045C; SE434201B; SE8206431D0; FI834149A; DK516783A; NO159895C; DK516783D0; SE8206431L; FI834149A0

Description

Oppfinnelsen angår en fordelingsstasjon for elekt-riske distribusjonsnett i det såkalte mellomspenningsområde med hvilket det her raenes driftsspenninger på høyst ca. 30 kV. Med benevnelsen "fordelingsstasjon" menes her ikke bare stasjoner med transformator'/ mén også enklere stasjoner, såsom eksempelvis høyspenningskabélskap som ér anordnet som kop-ling spunkter ved avgreninger i kabelnett og som inneholder samleskinner og tilkoplinger for f.eks. en innkommende og to utgående høyspenningskabler. The invention relates to a distribution station for electrical distribution networks in the so-called intermediate voltage area, with which the operating voltages here are at most approx. 30 kV. With the term "distribution station" is meant here not only stations with a transformer'/ but also simpler stations, such as, for example, high-voltage cable cabinets which are arranged as connection points at branches in cable networks and which contain busbars and connections for e.g. one incoming and two outgoing high voltage cables.

I fordelingsstasjoner av den nevnte type, som foruten en høyspenningsfordeling vanligvis også inneholder en transformator og en lavspenningsfordeling, benytter man normalt lastbrytere mellom høyspenningsfordelingens samleskinner og de eksterne (inn- og utgående) høyspenningskabler. Sådanne lastbrytere er imidlertid forholdsvis dyre, og fore-komsten av disse medfører dessuten at stasjonen må utføres med så kraftig kapsling etc. at den tåler foreskrevne lysbue-prøver. Dette gjør at også forholdsvis små stasjoner blir meget dyre. En annen ulempe med lastbrytere i denne forbindelse er at sådanne brytere som regel må mosjoneres for å fungere tilfredsstillende. Da koplingsfrekvensen i den type av fordelingsstasjoner som her tilsiktes, normalt er meget lav, risikerer man derfor at lastbryterne, når de etter lang tid skal benyttes, ikke fungerer. In distribution stations of the aforementioned type, which in addition to a high-voltage distribution usually also contain a transformer and a low-voltage distribution, load breakers are normally used between the high-voltage distribution's busbars and the external (incoming and outgoing) high-voltage cables. However, such load-disconnectors are relatively expensive, and the presence of these also means that the station must be constructed with such strong enclosure etc. that it can withstand prescribed arc tests. This means that even relatively small stations become very expensive. Another disadvantage of load switches in this connection is that such switches usually have to be exercised in order to function satisfactorily. As the switching frequency in the type of distribution stations intended here is normally very low, there is therefore a risk that the load switches, when they are to be used after a long time, will not work.

For det her aktuelle spenningsområde er det blitt foreslått å benytte énpolig koplingsbare trefase-lastbrytere ved hvilke manøvreringen skjer ved aksial forskyvning av en rørleder mellom en samleskinne og et kabeltilkoplingsorgan (SE patentskrift 387 205). Også en sådan bryter blir imidlertid forholdsvis kostbar og krever lysbuesikker kapsling. En annen ulempe ved denne konstruksjon er at samleskinnene ligger foran kabeltilkoplingsorganene, hvilket vanskeliggjør arbeidsjording for reparasjonsarbeid på en skadet kabel under samtidig opprettholdelse av driften på samleskinnene. For the voltage range in question here, it has been proposed to use single-pole connectable three-phase load switches in which the maneuvering takes place by axial displacement of a conductor between a busbar and a cable connection device (see patent document 387 205). However, such a switch is also relatively expensive and requires an arc-proof enclosure. Another disadvantage of this construction is that the busbars are located in front of the cable connection means, which makes working earthing difficult for repair work on a damaged cable while simultaneously maintaining operation on the busbars.

Det er videre kjent å benytte plug-in- eller inn-stikkstilkoplinger på høyspenningssideh i fordelingsstasjoner med en i plast innstøpt, fastmontert fbrdelingsplint og på kabelendene monterte, plastinnstøpte vinkeltilkoplingsanord-ninger. Disse tilkoplinger, som er beregnet å manøvreres bare i spenningsløs tilstand, kan imidlertid benyttes bare for visse kabeltyper. En annen ulempe er at kablene ved hver til- og fråkopling utsettes for bøyning, hvilket med tiden medfører fare for at kabelisolasjonen kan skades, særlig ved gamle kabler med eldet isolasjon. It is also known to use plug-in or plug-in connections on the high-voltage side in distribution stations with a plastic-embedded, fixed distribution terminal block and plastic-embedded angular connection devices mounted on the cable ends. However, these connections, which are intended to be operated only in a de-energized state, can only be used for certain cable types. Another disadvantage is that the cables are exposed to bending at each connection and disconnection, which over time entails the risk that the cable insulation may be damaged, especially with old cables with aged insulation.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en enkel og billig fordelingsstasjon ved hvilken ulempene ved de foran beskrevne konstruksjoner unngås. The purpose of the invention is to provide a simple and inexpensive distribution station by which the disadvantages of the constructions described above are avoided.

Ovennevnte formål oppnås ifølge oppfinnelsen med en fordelingsstasjon som har de i patentkrav 1 angitte særtrekk. The above-mentioned purpose is achieved according to the invention with a distribution station which has the distinctive features specified in patent claim 1.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende The invention shall be described in more detail below

i forbindelse med utførelseseksempler under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et frontriss av en utrustning for høyspenningsfordeling som inngår i .en fordelingsstasjon ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et snitt etter linjen II-II på fig. 1, fig. 3 viser en i utrustningen!inngående koplingsbolt med låseanordning, fig. 4 viser forbindelsen mellom en tilkoplingsskinne for kabeltilkopling og en samleskinne, fig. 5 viser et riss etter linjen V-V på fig. 4, fig. 6; viser et riss etter linjen VI-VI på fig. 4, fig. 7 og 8 viser den nevnte tilkoplingsskinne med påmontert beskyttelsesskjerm i henholdsvis grunnriss og sideriss, fig. 9 viser en til utrust-ningen hørende jordingsanordning, fig. 10 viser skjematisk en alternativ oppbygning av høyspenningsfordelingen, og fig. 11 viser en detalj ved utførelsen ifølge fig. 10. in connection with design examples with reference to the drawings, where fig. 1 shows a front view of an equipment for high voltage distribution which is part of a distribution station according to the invention, fig. 2 shows a section along the line II-II in fig. 1, fig. 3 shows a coupling bolt included in the equipment with a locking device, fig. 4 shows the connection between a connection rail for cable connection and a busbar, fig. 5 shows a view along the line V-V in fig. 4, fig. 6; shows a drawing along the line VI-VI in fig. 4, fig. 7 and 8 show the aforementioned connection rail with an attached protective shield in a plan view and a side view, respectively, fig. 9 shows an earthing device belonging to the equipment, fig. 10 schematically shows an alternative structure of the high voltage distribution, and fig. 11 shows a detail of the embodiment according to fig. 10.

Fig. 1 og 2 viser høyspenningsutrustningen i en for-delingsstas jon som foruten den viste utrustning inneholder en transformator og en lavspenningsfordeling som er anordnet i separate rom. Høyspenningsutrustningen, som kan være utført for en merkespenning på f.eks. 12 kV eller 24 kV, er oppbyg-get på en for vertikal montering beregnet, bakre vegg be-stående av en montasjeplate 1 og en bunnplate 2. Utrustnin-gen er omsluttet av to vertikale yttervegger 3, en horisontal, nedre vegg 4 og en takplate 5. En horisontal skillevegg 6 og to vertikale mellomvegger 7 av isolermateriale deler høyspen-ningsrommet i et oventil beliggende sikringsrom eller sik-ringsfelt og tre nedenfor veggen 6 ved siden av hverandre beliggende fordelingsfelter. Figs 1 and 2 show the high-voltage equipment in a distribution station which, in addition to the equipment shown, contains a transformer and a low-voltage distribution which is arranged in separate rooms. The high-voltage equipment, which can be designed for a rated voltage of e.g. 12 kV or 24 kV, is built on a rear wall intended for vertical installation consisting of a mounting plate 1 and a bottom plate 2. The equipment is enclosed by two vertical outer walls 3, a horizontal, lower wall 4 and a ceiling plate 5. A horizontal dividing wall 6 and two vertical intermediate walls 7 of insulating material divide the high-voltage space into an overhead fuse room or fuse field and three adjacent distribution fields below the wall 6.

Gjennom fordelingsfeltene i disses bakre del strekker det seg horisontale samleskinner 8R, 8S, 8T som er anordnet ved siden av hverandre i et vertikalplan og er understøttet av støtteisolatorer 10 som er montert på den bakre vegg 1, 2. Alternativt kan samleskinnene være direkte opphengt i mellom-veggene mellom feltene. Horizontal busbars 8R, 8S, 8T extend through the distribution fields in their rear part, which are arranged next to each other in a vertical plane and are supported by support insulators 10 which are mounted on the rear wall 1, 2. Alternatively, the busbars can be directly suspended in between the walls between the fields.

Til hvert fordelingsfelt er det beregnet å tilkoples en ekstern kabel (innkommende eller utgående), hvorved kabelens faseledere tilkoples til tilkoplingsskinner 9R, 9S, 9T som understøttes av støtteisolatorer 11 som er montert på samleskinnene. Mellom samleskinner og tilkoplingsskinner som tilhører forskjellige faser, er det anordnet horisontale, isolerende mellomvegger 12 som strekker seg frem til fronten av feltene. Hver kabelledertilkopling vil på denne måte ligge i et separat, av isolerende vegger avgrenset rom. Fordelingsfeltene er på forsiden forsynt med hver sin gjennomsik-tig beskyttelsesdør 13 som oventil er forsynt med en låse- „ anordning 14 og nedentil er forankret med nylonliner 15. Alternativt kan beskyttelsesdørene 13 være opphengt på hengs-ler på de vertikale vegger. Foran samleskinnene 8 er det anordnet gjennomsiktige beskyttelsesskjermer 33 som ved hjelp av isolerende bolter 34 er festet til tilkoplingsskinnene 9. An external cable (incoming or outgoing) is intended to be connected to each distribution field, whereby the cable's phase conductors are connected to connection rails 9R, 9S, 9T which are supported by support insulators 11 which are mounted on the busbars. Between busbars and connection rails belonging to different phases, there are arranged horizontal, insulating intermediate walls 12 which extend to the front of the fields. In this way, each cable conductor connection will be located in a separate room delimited by insulating walls. The distribution panels are each provided with a transparent protective door 13 on the front, which is provided with a locking device 14 at the top and is anchored with nylon lines 15 at the bottom. Alternatively, the protective doors 13 can be hung on hinges on the vertical walls. Transparent protective screens 33 are arranged in front of the busbars 8, which are attached to the connection rails 9 by means of insulating bolts 34.

Det oventil beliggende skikringsfelt inneholder for høyspenningssikringer beregnede sikringsunderdeler 16 som er tilkoplet mellom samleskinnene og transformatorens primærside. Feltet er på forsiden forsynt med gjennomsiktige, hengselopp-hengte beskyttelsesdører 17 som er forsynt med låseanordning 18 og håndtak 19. The top-mounted circuit field contains fuse subparts 16 designed for high-voltage fuses, which are connected between the busbars and the primary side of the transformer. The field is provided on the front with transparent, hinged protective doors 17 which are provided with a locking device 18 and a handle 19.

Hver kabeltilkoplingsskinne 9 er anordnet midt foran og parallelt med den tilhørende samleskinne 8 og er forsynt med et koplingshull 20 (fig. 7) som ligger på linje med et liknende hull i samleskinnen. I koplingshullene er kontakthylser 21a, 21b fiksert. Disse hylser, som er av på markedet forekommende type, er utvendig gjenget og forsynt med feste-muttere 22. Innvendig er hylsene forsynt med et av beryllium-bronse utført, fjærende kontaktblikk som ved preging er blitt forsynt med et spesielt kontaktmønster. Each cable connection rail 9 is arranged in the middle of the front and parallel to the associated busbar 8 and is provided with a connection hole 20 (fig. 7) which is aligned with a similar hole in the busbar. Contact sleeves 21a, 21b are fixed in the connection holes. These sleeves, which are of the type available on the market, are externally threaded and provided with fastening nuts 22. Inside, the sleeves are provided with a beryllium bronze, spring-loaded contact sheet which has been provided with a special contact pattern by embossing.

Under normal drift er tilkoplingsskinnen 9 elektrisk forbundet med samleskinnen 8 ved hjelp av en koplingsbolt 23 som i spenningsløs tilstand er blitt innført i skinnenes kontakthylser til den på fig. 4 viste kontaktstilling. During normal operation, the connecting rail 9 is electrically connected to the busbar 8 by means of a connecting bolt 23 which, in a de-energized state, has been inserted into the contact sleeves of the rails to the one in fig. 4 showed contact position.

Koplingsboltens utførelse fremgår av fig. 3. Bolten er utført av kobber^rundstang og har to på aksial avstand fra hverandre beliggende, sylindriske kontaktpartier 24 og 25 som er innrettet til å samvirke med tilkoplingsskinnens 9 hhv. samleskinnens 8 kontakthylser 21a, 21b. Mellom kontaktpar-tiene 24, 25 har koplingsbolten redusert diameter, hvilket letter dennes aksiale forskyvning ved henholdsvis forbindelse og fraskillelse av skinnene 8 og 9. The design of the coupling bolt appears in fig. 3. The bolt is made of copper round bar and has two cylindrical contact parts 24 and 25 located at an axial distance from each other which are designed to cooperate with the connection rail's 9 and the busbar's 8 contact sleeves 21a, 21b. Between the contact parts 24, 25, the connecting bolt has a reduced diameter, which facilitates its axial displacement when connecting and separating the rails 8 and 9, respectively.

Det av koplingsboltens endepartier som ligger nærmest fordelingsfeltenes front, er gjenget og bærer en mellom to muttere 26 fiksert låsehake 27 som er innrettet til i boltens kontaktstilling å stå i inngrep med tilkoplingsskinnen 9 for fiksering av bolten i aksial retning. Mellom låsehakens indre fikseringsmutter 26 og en mot en ansats på kontaktpartiet 24 anliggende brikke 28 er det anordnet et fjærende organ 29 i form av en gummibossing e.l. The end of the connecting bolt which is closest to the front of the distribution panel is threaded and carries a locking hook 27 fixed between two nuts 26 which is designed to engage with the connecting rail 9 in the bolt's contact position for fixing the bolt in the axial direction. Between the locking hook's inner fixing nut 26 and a piece 28 that is attached to an abutment on the contact portion 24, a resilient member 29 in the form of a rubber boss or the like is arranged.

En isolerende manøverstang 30 (antydet med stiplede linjer på fig. 4) kan skrues inn på koplingsboltens gjengede endeparti for manøvrering av bolten. Alternativt kan en bajo-nettfatning anordnes mellom koplingsbolten og manøverstangen, hvorved boltens grepende forsynes med en radialt rettet kop-lingsstift 31 og stangen med et til stiften svarende spor. An insulating operating rod 30 (indicated by dashed lines in Fig. 4) can be screwed onto the threaded end portion of the coupling bolt for maneuvering the bolt. Alternatively, a bajo net socket can be arranged between the coupling bolt and the maneuvering rod, whereby the gripping of the bolt is provided with a radially directed coupling pin 31 and the rod with a groove corresponding to the pin.

Når en kabelleder skal forbindes med en respektiv samleskinne, festes koplingsbolten 23 på manøverstangen 30 hvoretter bolten innføres gjennom en åpning i fordelingsfel-tets beskyttelsesdør og styres inn i tilkoplingsskinnens kontakthylse 21a. Under koplingsboltens videre forskyvning vil dens kontaktparti 24, som har større aksial utstrekning enn kontaktpartiet 25, bli ført inn i sin kontakthylse 21a før stangens ende når frem til samleskinnen 8. Derved oppnås at stangens ende med kontaktpartiet 25 automatisk innstyres i samleskinnens kontakthylse 21b. Ved innskyvningen til kontaktstillingen er koplingsbolten orientert slik at låseorga-nets 27 vinkelbøyde endeparti 27a føres inn over.tilkoplingsskinnen 9 midt foran skinnens ende, hvoretter bolten dreies 90° under samtidig komprimering av gummibSssingen 29. Låse-organets endeparti føres derved inn bak tilkoplingsskinnen 9 og smekker inn i en uttaking 32 i skinnen, slik at koplings- When a cable conductor is to be connected to a respective busbar, the connecting bolt 23 is attached to the operating rod 30, after which the bolt is introduced through an opening in the distribution panel's protective door and guided into the connecting rail's contact sleeve 21a. During the further displacement of the coupling bolt, its contact part 24, which has a greater axial extent than the contact part 25, will be guided into its contact sleeve 21a before the end of the rod reaches the busbar 8. This results in the end of the rod with the contact part 25 being automatically inserted into the busbar contact sleeve 21b. When pushed into the contact position, the coupling bolt is oriented so that the angled end part 27a of the locking element 27 is inserted over the connection rail 9 in the middle in front of the end of the rail, after which the bolt is turned 90° while simultaneously compressing the rubber bushing 29. The end part of the locking element is thereby inserted behind the connection rail 9 and snaps into a socket 32 in the rail, so that the connecting

bolten låses både mot vridning og mot aksial forskyvning. the bolt is locked both against twisting and against axial displacement.

Den kan således ikke utilsiktet løsne, f .eks på grunn av vib-rasjoner eller kortslutningskrefter. I boltens låste kontaktstilling kan manøverstangen 3 0 løsgjøres fra bolten og borttas. It cannot therefore become unintended, e.g. due to vibrations or short-circuiting forces. In the bolt's locked contact position, the operating rod 30 can be detached from the bolt and removed.

All manøvrering av koplingsbolten, både ved elektrisk forbinding og ved fraskillelse av skinnene 8, 9, må skje i spenningsløs tilstand. Dersom det eksempelvis ved en kabel-feil skal utføres arbeid på en av de utgående høyspennings-kabler, bortkoples spenningen ved hjelp av en effekt- eller lastbryter i en koplingsstasjon fra hvilken den her beskrevne fordelingsstasjon mates. Deretter frikoples og borttas kop-lingsboltene for kabelens tre faseledere. Etter at arbeidsjording av den feilaktige kabel er utført, kan spenningen på nytt innkoples og driften fortsette på den feilfrie del av nettet, mens reparasjonsarbeid utføres på den feilaktige kabel. All maneuvering of the coupling bolt, both during electrical connection and when separating the rails 8, 9, must take place in a de-energized state. If, for example, due to a cable fault, work is to be carried out on one of the outgoing high-voltage cables, the voltage is disconnected by means of a power or load switch in a switching station from which the distribution station described here is fed. Then disconnect and remove the connection bolts for the cable's three phase conductors. After working earthing of the faulty cable is carried out, the voltage can be reconnected and operation can continue on the fault-free part of the network, while repair work is carried out on the faulty cable.

Arbeidsjording av en ekstern kabels faseleder utføres med tre jordingsbolter 35 av den på fig. 9 viste utførelse. Disse bolter er i prinsipp utført på samme måte som koplings-boltene 23, men er betydelig kortere, enn disse da de bare skal danne kontakt med kabeltilkoplingsskinnenes kontakthylser 21a. Hver jordingsbolt er via en fleksibel jordingskabel 36 fast forbundet med en nedenfor fordelingsfeltene anordnet jordings-skinne 37. Working grounding of an external cable's phase conductor is carried out with three grounding bolts 35 of the one in fig. 9 showed embodiment. These bolts are in principle made in the same way as the connection bolts 23, but are significantly shorter than these as they are only to make contact with the cable connection rails' contact sleeves 21a. Each grounding bolt is connected via a flexible grounding cable 36 to a grounding rail 37 arranged below the distribution panels.

I stedet for å benytte vegger av isolasjonsplater for å dele opp rommet for høyspenningsfordelingen i separate til-koplingsrom for de forskjellige kabelledere, kan det fra et produksjonsteknisk synspunkt være mer fordelaktig å bygge opp høyspenningsfordelingen av moduler, slik som antydet på fig. Instead of using walls of insulating plates to divide the room for the high-voltage distribution into separate connection rooms for the various cable conductors, it may be more advantageous from a production engineering point of view to build up the high-voltage distribution of modules, as indicated in fig.

10. Med en sådan utforming kan man lett bygge opp en høyspen-ningsf ordeling med et vilkårlig antall ved siden av hverandre plasserte felter. Hver modul utføres hensiktsmessig med en kappe i form av en rettvinklet parallellepipedisk, fremover åpen, helstøpt kasse 40 av plast med en kabelinnføringsåpning 41. I sin ene sidevegg bakentil understøtter kassen et skjøt-bart samleskinnestykke 8a på hvilket en støtteisolator 11 med en kabeltilkoplingsskinne 9 er montert. Gjennomføringshullet for samleskinnestykket utformes hensiktsmessig med en rørfor-met isolasjonskrage 42 som omslutter skinnestykket 8a og danner støtte for dette. Denne krage bør være slik anordnet at den strekker seg inn i den tilgrensende kasse, slik at det oppnås en forlengelse av krypestrekningen til jord og til den nærmest beliggende faseskinne. 10. With such a design, you can easily build up a high-voltage distribution with an arbitrary number of fields placed next to each other. Each module is suitably made with a cover in the form of a right-angled parallelepiped disc, forward-open, fully molded box 40 made of plastic with a cable entry opening 41. In its one side wall towards the rear, the box supports a jointable busbar piece 8a on which a support insulator 11 with a cable connection rail 9 is mounted. The through hole for the busbar piece is appropriately designed with a tubular insulating collar 42 which encloses the rail piece 8a and forms support for it. This collar should be arranged in such a way that it extends into the adjacent box, so that an extension of the creepage distance to earth and to the nearest phase rail is achieved.

Claims

1. Distribution station comprising busbars (8) and connection means (9) for incoming and outgoing high-voltage cables, characterized in that the connection means (9) consist of rails, each of which is supported by a support iso attached to the busbar in the same phase -lator (11), as each such connection rail (9) is located in front of the associated busbar (8) in a plane parallel to this and is provided with a connection hole (20) which is in line with a corresponding hole in the busbar, as the connecting rail (9) during normal operation is electrically connected to the busbar (8) by means of a connecting bolt (23) inserted in the aforementioned holes, which is intended for maneuvering only in a de-energized state, the connecting bolt (23) being provided with a locking device (27) which is arranged to cooperate with the connecting rail (9) for axial fixation of the connecting bolt (23) in its contact position.

2. Distribution station according to claim 1, characterized in that the locking device (27) consists of a firmly fixed on the coupling bolt (23), angled locking hook whose hook-shaped end part (27a) can be inserted over the connection rail (9) when the coupling bolt is pushed into the contact position, and is arranged so that when the bolt (23) is turned, it locks into engagement with the connection rail (9) on its rear side.

3. Distribution station according to claim 1 or 2, characterized in that the coupling bolt (23) is provided with a spring-loaded member (29) arranged in connection with the locking device (27) which is arranged to influence the bolt with an axial outward effect in the locking position of the coupling bolt force, so that the locking device is held in resilient engagement with an outlet (32) arranged on the back of the connection rail (9).

4. Distribution station according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the connection rail (9) is provided with a marking for locked contact position, which marking is designed to be covered or exposed by the locking device (27) when the coupling bolt is turned.

5. Distribution station according to one of the preceding claims, characterized in that in the said connection holes in the connection and bus bars are arranged connection sleeves (21a, 21b) which are internally provided with spring-loaded contact plates.

6. Distribution station according to one of the preceding claims, characterized in that the front end part of the coupling bolt (23) is provided with threads and/or a pin (31) for releasable attachment of the bolt to an insulated operating rod by means of a screw or bayonet connection.

7. Distribution station according to one of the preceding claims, characterized in that preferably transparent protective screens (33) are arranged in front of the busbars (8) which are supported by the connection rails (9).

8. Distribution station according to one of the preceding claims, characterized by grounding devices in the form of bolts (35) provided with grounding cables (36) which are designed to be inserted into the connection holes (20) of the connecting rails and are provided with locking devices for fixing the bolts ( 35) the connecting rails (9).